浅谈高速加工对CAM软件的要求一液压系统【新闻】

浅谈高速加工对CAM软件的要求一

浅谈高速加工对CAM软件的要求一 2011年12月10日 来源： CAM 的意思是计算机辅助制造，也就是使用这样的“软件”，配合上好的机床和刀具系统，高速和高效地加工出合适的零件。使用好 CAM 实际上比使用好所谓 CAD （计算机辅助设计）在对于人的素质方面会要求更高。使用 CAD 的软件时只要有一台个人电脑就行，而对于 CAM 来说，操作者不但需要具备电脑知识而且需要具备工艺知识、加工经验，了解加工母机的性能、了解装夹零件的要求、了解测量和检测、了解刀具性能 … 对于 CAD 系统来说，一旦设计错误（指的是尚未提交加工制造前），可以完全推倒重来或进行某些局部的修改和调整，损失的只是时间；对于 CAM 来说，如果在加工时一旦发生错误，损失的不仅仅是时间，还会有毛坯的报废、刀具系统甚至是机床母机的损坏。所以，以英国 Delcam 公司为代表的世界上著名的 CAM 软件提供厂商，一直在致力于 CAM 系统高效加工与安全性的研究。一个真正意义上的好的 CAM 软件，不但需要从计算机应用角度上的“易学易用”、从生产加工工艺要求角度上的“多种加工策略”，还要有从安全角度上具备各种“碰撞干涉和预测检查”功能，使尚未开始进行一个零件加工走刀时，整个“加工系统” - 这里包括机床、刀具、装夹、加工刀路、毛坯、检测装置等 - 处于完全“一致”的状态，这样才能保证加工出来的零件符合要求。 机械 CAM 方面的软件涉及了加工制造的方方面面，从工作母机上分，有车铣刨磨到电火花、激光加工等；从加工类型上分，有成品零件加工和模具加工等；从工艺上分，有粗、半精和精加工等。一个 CAM 的软件绝对不能涵盖以上所有的要求。在下面，笔者希望通过从“高速加工对 CAM 软件的要求”这个角度出发，探讨一下一个优秀的数控编程 CAM 系统是应该如何“匹配”高速机床以及刀具系统的功能，使其能“最大限度地发挥”加工效能的。也就是“如何选择最好的（高速铣加工） CAM 软件”。 首先回顾“高速加工”的定义： • 高速加工并不是使用更高的主轴转速和更快的机床进给来加工原来的刀路； • 高速加工是小切削恒定负荷，快速走刀； • 高速加工是充分发挥高速机床和刀具的切削效率； 其次从高速加工的特征上来分析： • 高速加工需要使用非常高的刀尖切削线速率，主要来自主轴转速和刀具尺寸； • 高速加工需要更多的加工工序，即每次切削的深度都相对的浅， • 高速加工可直接加工淬火材料； • 高速加工需要恒定的机床负载 / 恒定的材料去除率； • 高速加工时应避免尖角运动； 再从加工工序上比较传统的方法： 以加工模具为例，高速加工一般只需要 5 道工序，即毛坯淬火处理、粗加工、精加工、超精加工和局部抛光；而传统加工则需要 8 道以上的工序，即毛坯退火、粗加工、半精加工、淬火处理、电极加工、电加工、局部精加工和人工抛光。就仅仅以精加工而言，尽管采取了非常小的切深，高速加工时材料去除的速度应为传统加工的 4 倍以上，这样提高了加工的速度，并且省去了钳工手工打磨的时间，且工件表面加工质量的提高还省掉了修光和点火花等工序的时间。 我们从另一个角度来看看哪些因素会影响高速加工。首先是高速加工的“载体” - 机床。高速机床加工的效果主要取决于机床自身的加工性能，包括机床的刚性、平衡性和内在精度。针对不同的加工要求，要适当地选择机床加工场地的大小、具有高速及预处理能力（向前看）的数控系统、保证低速的高扭矩和高速的切削力的机床主轴、座标轴的驱动装置、导轨设计、冷却处理技术和精密位置测量技术等，还要根据被加工工件的体积、硬度、几何形状以及排屑量等情况，适当选择加工轴的数量，使加工过程中机床一直保持着优良的动态性能和稳定性。即使在同一个车间里，加工一个零件所需的机床轴数相同，也仍要根据不同的需要选择相应的机床进行加工。 对于高速加工时刀具的选择上也大有文章所做。一般来说，刀具以及刀夹的加速度都要达到 3G 以上，刀具的径向跳动要小于 0.015 毫米，而刀的长度不能大于 4 倍的刀具直径。根据著名的瑞典刀具供应商 SANDIVK 公司的实际统计，在使用碳氮化钛涂层的整体硬质合金立铣刀（ 58 HRC ）进行高速加工铣时，粗加工时的刀具线速度为约每分钟 100 米，而精加工和超精加工时，其线速度超过了每分钟 280 米。这样对刀具的材料（包括硬度、韧性、红硬性（高温状态下保持切削性能）），刀具的形状（包括排屑性能、表面精度、动平衡性等）以及刀具寿命都有很高的要求。 有了“高技术”的机床（高主轴转速和高进给率）和高速刀具系统，人们就要更加关注高速加工时使用的加工方法或工艺，来保证零件加工表面质量和减少加工时间。例如对自由曲面的加工，要保证尽可能长时间地连续运动，以便在整个轨迹上进行高速加工；对于平坦面零件的铣加工，需要有专用粗 / 精加工策略，能够完成从毛坯外进刀并使用坐标面来保证 5 轴加工面的定位；对于航空工

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